基于线路停运风险之电力体系随机整改调度及经济损失评价

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1、基于线路停运风险之电力体系随机整改调度及经济损失评价第一章绪论1.1课题研究背景与意义1.1.1冰冻灾害对电力系统的影响随着社会经济快速发展以及人口剧增，环境中二氧化碳的排放量与日俱增，造成全球气候变暖。受全球气候变暖的影响，极端气象灾害的出现频率发生变化。2007年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）公布的最新评估报告表明，过去50年中，极端天气气候特别是强降雨、高温热浪等所引发的气象灾害呈现不断增多增强的趋势，预计今后这种极端气象灾害事件的出现将更加频繁[1]。此外，世界气象组织也发表报告表示，极端天气气候所

2、引发的气象灾害将在全球各地明显增多，而且影响范围将扩大。电力行业是我国国民经济的基础能源产业，电力系统的安全稳定直接关系到国计民生和社会稳定。二十世纪以来，为了促进社会经济的快速发展，我国电力系统在现有结构和规模的基础上，不断发展、完善，逐渐形成了大容量、交直流混合、超高电压等级的大规模复杂系统。电力系统作为一个复杂性高的大系统，具有以下几个特点：1）电网由特高压、超高压、高压、中压等不同电压等级的输、配电网络构成，这些电网分布区域广，又彼此紧密联系在一起；2）电网具有多层次结构，不同层次之间既相互独立又相互关联；3）

3、电网具有实时动态的特性，如果一个负荷突变或者误操作等事故不及时解决，将可能会在几分钟内影响到整个电网，造成大规模的停电事故，因此电网对控制的实时性要求很高。由于电网覆盖区域广，电力系统的输电线路，特别是架空输电线路容易受到沿途气象条件和地形地貌的影响。气候变暖后，气象灾害越来越频繁发生，给电力系统造成了严重破坏，致使电网之间的互联中断，电力传输受阻，严重影响了国民经济的发展。在我国气象灾害中，尤其以冰冻灾害对电力系统的影响最大。冰冻灾害发生时，往往伴随着低温雨雪的天气，加上受冷气流的影响，容易在输电线路上覆冰。覆冰输电

4、线路受风荷载的影响容易产生一种低频率、大振幅的自激振动，即导线舞动。舞动对输电线路的影响除造成相间冰闪跳闸、电弧烧伤外，还将导致导线本身、绝缘子、金具和输电铁塔承受较大的动态荷载，当动态荷载与自身所受的冰荷载和风荷载超过承受限度时，导线、铁塔、绝缘子和金具将因机械疲劳形成自身损伤或断裂，甚至造成严重损坏。此外，输电线路覆冰或积雪还会造成绝缘子闪络、通信中断等电力事故。1998年1月，美国东北部和加拿大东南部发生冰冻灾害，造成Hydro-Quebec电力网络超过3000km的输电线路受损，1000座高压输电杆塔和3000

5、0座配电杆塔倒塌，4000台变压器需要修复。Hydro-Quebec和OntarioHydro电网系统的维修费用为10亿（加拿大元）。美国在大范围持续停电下，20条主干输电线路、1000台高压设备、5000台变压器以及13000座输电杆塔需要更换，其损失费用约为1750万美元[2]。2008年1月，我国南方多省发生冰冻灾害。据统计，这次冰冻灾害造成南方电网7541条的10kV及以上输电线路被迫停运，859座的35kV及以上变电站被迫停运，126247基的线路杆塔倒塔或损坏。这次事件中湖南电网的受损情况如表1.1所示，湖

6、南省2008年1月13日至2月4日，29条500kV输电线路共发生126次故障跳闸，跳闸次数最多是牌长Ⅰ线19次、江复Ⅱ线12次，跳闸达到5次及以上的有民鹤Ⅰ线、湘云Ⅰ线、复沙Ⅱ线、复艾Ⅱ线、五民线、星云线、岗复线[3]。220kV主干输电线路共发生683次开关跳闸（含强送不成功）。1.1.2停电事故对社会经济的影响冰冻灾害下输电线路故障容易造成电力供应中断，引发停电事故，而电能作为国民经济发展的重要基础能源，停电事故必然会给社会经济造成巨大的经济损失，即停电经济损失。停电经济损失又可称为缺电成本，是指因电力供应不足社

7、会各个行业遭受到的经济损失。按行业的不同，停电经济损失可分为电力行业和非电力行业两部分经济损失，其中电力行业的停电经济损失主要包括因售电量减少、设备损坏以及电力设施重建等造成的经济损失，而非电力行业的停电经济损失由于影响范围广，涉及到的行业多，难以对其进行有效评估。2003年8月发生了历史上规模最大的停电事故美加大停电。停电事故发生时，瞬时造成负荷损失约2800katlab非线性优化工具箱对优化调度模型进行求解。以IEEE-6节点系统为例，仿真表明CVaR不仅能量化冰冻灾害下非故障线路的停运风险，还能简化求解计算，准确

8、获得最优的调度方案。此外，根据实际情况，设置不同的CVaR值或置信水平可以获取不同的调度方案。